2012届高三物理第二轮专题练习之交变电流(新人教)

交变电流1如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R120，R230，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（）A交流电的频率为002HZB原线圈输入电压的最大值为2002VC电阻R2的电功率约为667WD通过R3的电流始终为零2如图所示，理想自耦变压器1与2间匝数为40匝，2与3间匝数为160匝，输入电压为100V，电阻R上消耗的功率为10W，则交流电流表的示数为（）A、0125AB、0100AC、0225AD、0025A3某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为R，升压变压器原副线圈匝数分别为N，N2。降压变压器原副线匝数分别为N3、N4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（）A3214NB3214C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率4在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁心的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数之比N1N221，在不接负载的情况下（）A、当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110VB、当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55VC、当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220VD、当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V5如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为15，原线圈两端的交变电压为20SIN1VUT氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有（）A开关接通后，氖泡的发光频率为100HZB开关接通后，电压表的示数为100VC开关断开后，电压表的示数变大D开关断开后，变压器的输出功率不变6一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为50，则外接一只电阻为950的灯泡，如图乙所示，则（）A电压表的示数为220VVB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为242J7一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2。当R增大时（）AI1减小，P1增大BI1减小，P1减小CI2增大，P2减小DI2增大，P2增大8如图A所示，一矩形线圈ABCD放置在匀强磁场中，并绕过AB、CD中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角45时（如图B）为计时起点，并规定当电流自A流向B时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是（）9如图所示，单匝矩形闭合导线框ABCD全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与CD边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值I。线框从中性面开始转过2的过程中，通过导线横截面的电荷量Q10两个完全相同的电热器分别通以图中（A）和B所示的电流最大值相等的正弦交变电流和方波交变电流，则这两个电热器的热功率之比P甲P乙_。11如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为N1N241，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。A、B端加一定交变电流电压后，两电阻消耗的电功率之比PAPB_。12水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一。某小河水流量为40M3/S,现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电。（1）设发电机输出电压为500V，在输送途中允许的电阻为5，许可损耗总功率的5，则所用升压变压器原副线圈匝数比应是多大（2）若所用发电机总效率为50，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高G取10M/S213某小型实验水电站输出功率是20KW，输电线路总电阻是6。（1）若采用380V输电，求输电线路损耗的功率。（2）若改用5000V高压输电，用户端利用N1N2221的变压器降压，求用户得到的电压。14如图所示，沿水平方向放置一条平直光滑槽，它垂直穿过开有小孔的两平行薄板，板相距35L。槽内有两个质量均为M的小球A和B，球A带电量为2Q，球B带电量为3Q，两球由长为2L的轻杆相连，组成一带电系统。最初A和B分别静止于左板的两侧，离板的距离均为L。若视小球为质点，不计轻杆的质量，在两板间加上与槽平行向右的匀强电场E后（设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成，不影响电场的分布），求（1）球B刚进入电场时，带电系统的速度大小；（2）带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间及球A相对右板的位置。参考答案与解析1【答案】C【解析】根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为002S、频率为50赫兹，A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为IM1A、根据欧姆定律可知其最大电压为UM20V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200V、B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为IM12、电压有效值为UUM/2V，电阻R2的电功率为P2UI03W、C对。2【答案】D【解析】由于2与3之间流过的既有原线圈电流，又有副线圈电流，所以必须搞清原、副线圈电流的方向关系；而欲搞清原、副线圈电流的方向关系又必须明确原、副线圈在相应的回路里的地位。解答由理想变压器的变压规律，有U1U2N1N2，由此解得R两端的电压为VN80164012。由功率公式P2I2U2可解得流过R的电流，即变压器副线圈电流为I2P2/U210/800125A。再由理想变压器的变流规律I1I2N1N2，解得原线圈电流为AIN506421考虑到2与3之间的一段线圈既是副线圈，又是原线圈的一部分，而副线圈在副线圈回路中是电源，其电流应从低电势流向高电势，原线圈在原线圈回路中是负载，其电流应从高电势流向低电势，这就决定着同时流过2与3间的电流I1与I2始终是反向的，所以，图217中的交流电流表的示数应该为I1与I2的差的绝对值，即IA0025A此例应选D。3【答案】AD【解析】根据变压器工作原理可知120NU，342，由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有23U，所以3214N，A正确，BC不正确。升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D正确。考点变压器工作原理、远距离输电提示理想变压器的两个基本公式是12UN，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。12P，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有1221,NIUI。远距离输电，从图中应该看出功率之间的关系是P1P2，P3P4，P1/PRP2。电压之间的关系是312324,RUN。电流之间的关系是312324,RIINII。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用22,RRPIUI，而不能用2RUP。特别重要的是要会分析输电线上的功率损失1221RLS。4【答案】D【解析】该题考查的是变压器的原理，若不去深入研究变压器的变压原理，只死记公式，很容易错选。解答该题给出的变压器的铁心为日字形，与考生熟知的口字形变压器不同，且通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一线圈，故电压比21NU不再成立。所以只能利用电磁感应定律，从变压器的原理入手，才能解出该题。当线圈1作为输入端时，1422122NTU。因为U1220V，所以U255V，所以选项B对。当线圈2作为输入端时，1121NU。因为U2110V，所以U1110V，所以选项D对。5【答案】AB【解析】本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为201UV20V，由21UN得副线圈两端的电压为102UV，电压表的示数为交流电的有效值，B项正确；交变电压的频率为510FHZ，一个周期内电压两次大于100V，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100HZ，A项正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C项错误；断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，D项错误。6【答案】D【解析】电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图像知电动势的最大值EM20V，有效值E220V，灯泡两端电压VRREU209，A错；由图像知T002S，一个周期内电流方向变化两次，可知1S内电流方向变化100次，B错；灯泡的实际功率4598W20RUP,C错；电流的有效值RI2，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为JRTIQ2412，D对。7【答案】B【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由于副线圈的电压不变，所以输出电流I2减小，导致输出功率P2减小，所以输入功率P1减小；输入的电压不变，所以输入的电流I1减小，B正确8【答案】D【解析】本题考查正弦交流电的产生过程、楞次定律等知识和规律。从A图可看出线圈从垂直于中性面开始旋转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向为B到A，故瞬时电流的表达式为IIMCOS（T），则图像为D图像所描述。平时注意线圈绕垂直于磁4场的轴旋转时的瞬时电动势表达式的理解。9【答案】RBS2,【解析】解析电动势的最大值BSEM，电动势的有效值2ME，电流的有效值RBSEI2；RSTRTTIQ。10【答案】PAPB12。【解析】对于正弦交变电，其最大值恰等于有效值的2倍，但对于非正弦交变电，其最大值与有效值间的关系一般需要根据有效值的定义来确定。解答通以正弦我变电流的电热器的热功率为PAI2RIM2RIM2R/2；通以方波交变电流的电热器，尽管通电时电流方向不断变化，但线时刻流过的电流数值均为IM，且电流的热功率与电流方向无关，所以PBIM2R。于是得PAPB12。交变电流的有效值与最大值间的关系IMI，只对正弦交变电流才成立。图所示的方波交变电流，有效值等于最大值。11【答案】116【解析】抓住理想变压器（图中的虚线框内的部分）原、副线圈的电流关系，A、B两电阻消耗的电功率关系及电压关系均可求得解答对理想变压器，有4121NIRPIBA221,16221IPBA12【解析】（1）设送电电流为I，损耗的功率为P耗、导线电阻为R线，由PI2R得A105103线R设送电电压为U送，由PIU得V101043送I则升压变压器原副线圈匝数比25副原副原N（2）发电时水的重力势能转化为电能故50MGHPT其中SKG104103TVMM5014503MGPTH13【解析】（1）输电线上的电流强度为I3280PUA5263A输电线路损耗的功率为P损I2R526326W16620W1662KW（2）改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I32015PUA4A用户端在变压器降压前获得的电压U1UIR（500046）V4976V根据12UN用户得到的电压为U214976V22618V14【解析】对带电系统进行分析，假设球A能达到右极板，电场力对系统做功为W1，有0513521LQELQW由此可以判定，球A不仅能达到右极板，而且还能穿过小孔，离开右极板。假设球B能达到右极板，电场力对系统做功为W2，有2由此判定，球B不能达到右极板综上所述，带电系统速度第一次为零时，球A、B应分别在右极板两侧。（1）电系统开始运动时，设加速度为A1，由牛顿第二定律MQEA21球B刚进入电场时，带电系统的速度为V1，有L21求得MQELV21设球B从静止到刚进入电场